DE102014100561A1

DE102014100561A1 - Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug

Info

Publication number: DE102014100561A1
Application number: DE102014100561.9A
Authority: DE
Inventors: Matthias Klingner; Ralf Weber
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date: 2014-01-20
Filing date: 2014-01-20
Publication date: 2015-07-23
Also published as: EP2896851B1; EP2896851A1

Abstract

Eine Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug, mit einer in einem Bremssattel (1) positionierten Zuspanneinrichtung (4), die einen Bremshebel (5) aufweist, der mittels mindestens eines kreisbogenförmigen Wälzlagers (7) im Bremssattel (1) schwenkbeweglich gelagert ist, wobei das Wälzlager (7) eine Außenschale (11) sowie eine Mehrzahl nebeneinander liegender, sich an der konkaven Innenseite (15) der Außenschale (11) abstützender Wälzrollen (13) aufweist, die in einem Käfig (12) gehalten sind, der gegenüber der Außenschale (11) begrenzt verschwenkbar ist, ist so ausgebildet, dass der Käfig (12) und die Außenschale (11) formschlüssig miteinander verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei einer solchen Scheibenbremse wird die Zuspanneinrichtung beispielsweise pneumatisch betätigt, d.h., die Zuspannkraft wird über einen mit dem Bremshebel in Wirkverbindung stehenden pneumatisch beaufschlagten Bremszylinder erzeugt. Prinzipiell kann die Zuspannkraft auch hydraulisch oder elektromechanisch aufgebracht werden.
Um eine ausreichende, auf die Bremsscheibe wirkende Bremskraft zu erzielen, dient der Bremshebel als mechanische Übersetzung, wobei sich einerseits ein endseitig an den Bremshebel angeformter Exzenter an einem Lagersitz des Bremssattels gleitend abstützt, während andererseits der Bremshebel an einer bewegbaren Brücke anliegt.
Beim Verschwenken des Bremshebels gleitet der Exzenter entlang einer kreisbogenförmigen Bahn des Lagersitzes unter Verschiebung der Brücke in Richtung einer Bremsscheibe.
Zur Minimierung der Reibung zwischen dem Exzenter und dem Lagersitz sind zwischen beiden Wälzrollenlager in Form von Nadel- oder Zylinderrollenlager vorgesehen.
Ein solches Wälzrollenlager ist beispielsweise in der DE 10 2004 031 792 A1 offenbart. Der darin ausgewiesene Käfig des Wälzrollenlagers ist mit Aussparungen versehen, in denen Nadeln gehalten sind. Dabei bilden die Nadeln und der Käfig eine Baueinheit, die vormontiert und montagefertig zur Installation im Bremssattel vorliegt. Ebenso die Außenschale, die seitlich von Aufkantungen des Käfigs überdeckt ist. Hierzu sind Ausnehmungen in den Kantenbereichen der Außenschale vorgesehen, in die die diesen gegenüber in Schwenkrichtung kürzeren Aufkantungen des Käfigs eingreifen, so dass der Schwenkweg des Käfigs gegenüber der Außenschale begrenzt ist.
Probleme ergeben sich jedoch dann, wenn ein sogenanntes vollrolliges Nadellager Verwendung findet, das sich aufgrund der maximal möglichen Anzahl von Nadeln durch eine optimierte Tragfähigkeit auszeichnet und bei dem die Nadeln mantelseitig aneinander liegen.
Allerdings gestaltet sich die Montage eines solchen Wälzlagers sehr problematisch, da der Käfig lediglich dazu geeignet ist, die Nadeln beim Verschwenken des Käfigs mitzuführen, ohne diese jedoch in jeder Richtung zu halten, so dass eine Vorfertigung im Sinne der Herstellung eines Bauteiles, bestehend aus Käfig und Nadeln nicht möglich ist.
In der DE 10 2005 034 739 A1 wird deshalb vorgeschlagen, den Käfig und die Nadeln eines vollrolligen Nadellagers zwischen der Außenschale und einer Innenschale zu positionieren, wobei beide miteinander verbunden werden, so dass das insoweit komplettierte Wälzrollenlager als vormontierte Baueinheit vorliegt.
Jedoch ist diese Konstruktion aus verschiedenen Gründen als nachteilig anzusehen. So ist vor allem der relativ hohe Fertigungsaufwand zu nennen, der das Produkt erheblich verteuert und damit einer stets angestrebten Kostenoptimierung entgegensteht.
Dies trifft gleichermaßen auf den durch die Bereitstellung der Innenschale erhöhten Materialeinsatz zu.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Scheibenbremse der gattungsgemäßen Art so weiterzuentwickeln, dass sie einfacher und kostengünstiger herstellbar ist und das mindestens eine darin angeordnete Wälzlager problemlos montierbar ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Scheibenbremse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Durch die konstruktive Ausgestaltung des Wälzlagers entsprechend der Erfindung ist dessen Vormontage möglich, wobei die Wälzrollen, namentlich die Nadeln, in jeder Richtung sicher gehalten werden.
Darüber hinaus zeichnet sich das neue Wälzlager auch dadurch aus, dass es mit geringem Fertigungsaufwand und Materialeinsatz zur realisieren ist, letzteres insbesondere deshalb, weil auf den Einsatz einer aus dem vorbeschriebenen Stand der Technik bekannten Innenschale verzichtet werden kann, ebenso wie auf weitere separate Bauteile.
Der Käfig ebenso wie die Außenschale sind durch einfache, unkomplizierte Fertigungsverfahren herzustellen, beispielsweise durch Biegen und/oder Umformen bzw. der Käfig als Kunststoff-Spritzgussteil, was naturgemäß zu einer kostengünstigen Herstellung führt.
Auch die Montage des Wälzlagers im Bremssattel gestaltet sich äußerst einfach und ist mit geringem Aufwand und in kurzer Zeit zu bewerkstelligen.
Dies ist insofern bemerkenswert, als solche Wälzlager in großen Stückzahlen Verwendung finden.
Entsprechend einer Weiterbildung der Erfindung weist der Käfig an seinen sich gegenüberliegenden gekrümmten Längskanten jeweils mindestens einen Fensterausschnitt auf, in den ein an der zugeordneten Kante der Außenschale vorgesehener Vorsprung eingreift. Dabei begrenzt der Vorsprung in Korrespondenz mit dem Fensterausschnitt den Schwenkweg des Käfigs. d.h., der Vorsprung bildet einen Anschlag in beide Schwenkrichtungen.
Alternativ dazu können in Richtung des Käfigs abgewinkelte gekrümmte Längskanten der Außenschale jeweils mit einem Fensterausschnitt versehen sein, in den dann ein Vorsprung an der zugeordneten Kante des Käfigs im vorbeschriebenen Sinn eingreift.
Zur leichteren Montage, d.h. zum Verbinden des Käfigs mit der Außenschale ist im äußeren, der Außenschale zugewandten Randbereich des Fensterausschnitts ein diesen begrenzender Steg gebildet, der in Richtung der Wälzrollen elastisch verformbar ist, so dass der Vorsprung beim Anbringen der Außenschale diesen Steg überfahren kann, unter dessen Verformung, die sich nach Einrasten des Vorsprungs in den Fensterausschnitt rückbildet.
Bevorzugt ist die Außenschale im Querschnitt U-förmig ausgebildet, wobei die beiden sich gegenüberliegenden, die abgewinkelten Längskanten bildenden Schenkel außenseitig die zugeordneten Längskanten des Käfigs in radialer Richtung bereichsweise und mit geringem Spiel überdecken, so dass ein insoweit behinderungsfreies Verschwenken des Käfigs gegenüber der Außenschale gewährleistet ist.
Im Übrigen kann der Fensterausschnitt als offener Durchbruch gestaltet sein oder lediglich als Ausnehmung, d.h. als Vertiefung mit geschlossenem Boden.
Letzteres bietet gegenüber einem offenen Durchbruch eine höhere Stabilität der Längskante, die bei dem Käfig Teil des umfänglich geschlossenen Rahmens ist.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Es zeigen:
1 einen schematischen Aufbau einer Scheibenbremse in einem Querschnitt
2 ein Wälzlager nach der Erfindung als Einzelheit in einer Explosionsdarstellung
3 und 4 das Wälzlager in jeweils unterschiedlichen Funktionsstellungen in perspektivischer Ansicht
5 das Wälzlager in einer Draufsicht
6 einen Schnitt durch das Wälzlager gemäß X-X nach 5.
In der 1 ist in schematischer Darstellung eine Scheibenbremse für ein Fahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug in einem Halbschnitt dargestellt, die eine Bremsscheibe 2 aufweist, die an einer nicht gezeigten Achse des Nutzfahrzeuges befestigt ist und von einem Bremssattel 1 übergriffen ist, der in Richtung der Bremsscheibe 2 verschiebbar sein kann.
Im Bremssattel 1 ist eine Zuspanneinrichtung 4 angeordnet, mit der bei einer über einen vorzugsweise pneumatisch betätigbaren Bremszylinder 10 ausgelösten Bremsung Bremsbeläge 3 an die Bremsscheibe 2 drückbar sind.
Hierzu greift die Zuspanneinrichtung 4 an zwei nicht dargestellte, parallel und mit Abstand zueinander in einer Brücke 8 angeordneten Stellspindeln an.
Die Zuspanneinrichtung 4 weist einen Bremshebel 5 auf, der mit dem Bremszylinder 10 in Wirkverbindung steht und bei dessen Betätigung in Richtung der Bremsscheibe 2 schwenkbar um eine Wälzrolle 9 ist, die parallel zur Ebene der Bremsscheibe 2 verläuft und in der Brücke 8 gelagert ist.
Im Bremssattel 1 sind kreisbogenförmige Wälzlager 7 vorgesehen, an denen sich der in diesem Bereich als Exzenter 6 ausgebildete Bremshebel 5 abstützt.
Ein solches kreisbogenförmiges Wälzlager 7 ist in den 2–6 als Einzelheit gezeigt. Dabei ist das Wälzlager 7 im Beispiel als vollrolliges Nadellager ausgebildet, mit einer Außenschale 11 und einer Mehrzahl von mantelseitig aneinander liegenden Wälzrollen 13, (6) hier in Form von Nadeln, die quer zur Schwenkrichtung des Bremshebels 5 angeordnet sind und sich an der konkaven Innenfläche 15 der Außenschale 11 abstützen.
Die Wälzrollen 13 sind in einem Käfig 12 gehalten, der umfänglich einen Rahmen aufweist, mit zwei sich gegenüberliegenden Längskanten 18 und gleich gerichtet zu den Wälzrollen 13 die beiden Längskanten miteinander verbindenden Streben 17, die in einem jeweils zwischen zwei Wälzrollen 13 gebildeten Zwickel 21 einliegen, was besonders deutlich in der 6 erkennbar ist.
Der Käfig 12 mit den gehaltenen Wälzrollen 13 ist begrenzt verschwenkbar mit der Außenschale 11 formschlüssig verbunden.
Hierzu weist der Käfig 12 an den beiden sich gegenüberliegenden Längskanten 18 außenseitig Fensterausschnitte 19 auf, in die, wie insbesondere die 3 und 4 wiedergeben, an abgewinkelte, den Längskanten 18 des Käfigs 12 zugeordnete Kanten 14 der Außenschale 11 angeformte Vorsprünge 16 eingreifen, wobei diese Vorsprünge 16 eine Begrenzung für die vorbestimmte Verschwenkung des Käfigs 12 bilden.
Die jeweilige Endstellung nach einer Verschwenkung des Käfigs 12 ist in den 3 und 4 dargestellt, wobei die 3 eine obere Endstellung des Käfigs 12 und die 4 eine untere Endstellung wiedergibt.
Weiter ist zu erkennen, auch aus der 5, dass die Kanten 14 der Außenschale 11 die Längskanten 18 des Käfigs 12 im konvex gekrümmten Randbereich radial teilweise überdecken, d.h., die Außenschale 11 ist im Querschnitt U-förmig ausgebildet.
Der Fensterausschnitt 19 ist im Beispiel als zur konkaven Seite des Käfigs 12 hin offene Aussparung ausgebildet und gegenüberliegend, also im konvexen Randbereich, durch einen Steg 20 begrenzt, der dem konvexen Randbereich entsprechend verläuft.
Dieser Steg 20 ist so weit elastisch verformbar, dass bei einem Zusammenbau des Wälzlagers 7 der Vorsprung 16 den Steg 20 ohne weiteres überfahren kann, bei anschließender Rückstellung des Steges 20 aufgrund seiner Elastizität.
Wie erkennbar ist, sind die Längskanten 18 in ihrer Breite so dimensioniert, dass einerseits ein beidseitiger radialer Überstand der Wälzrollen 13 gewährleistet ist und andererseits deren ausreichende axiale Fixierung, wobei die Vorsprünge 16 an den jeweiligen Stegen 20 so anliegen, dass ein ungehindertes Verschwenken des Käfigs 12 gegenüber der Außenschale 11 gewährleistet ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102004031792 A1 [0006]
DE 102005034739 A1 [0009]

Claims

Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug, mit einer in einem Bremssattel (1) positionierten Zuspanneinrichtung (4), die einen Bremshebel (5) aufweist, der mittels mindestens eines kreisbogenförmigen Wälzlagers (7) im Bremssattel (1) schwenkbeweglich gelagert ist, wobei das Wälzlager (7) eine Außenschale (11) sowie eine Mehrzahl nebeneinander liegender, sich an der konkaven Innenseite (15) der Außenschale (11) abstützender Wälzrollen (13) aufweist, die in einem Käfig (12) gehalten sind, der gegenüber der Außenschale (11) begrenzt verschwenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (12) und die Außenschale (11) formschlüssig miteinander verbunden sind.
Scheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (12) an seinen gegenüberliegenden, gekrümmten Längskanten (18) jeweils mindestens einen Fensterausschnitt (19) aufweist, an den ein an der zugeordneten Kante (14) der Außenschale (11) vorgesehener Vorsprung (16) eingreift oder der Käfig (12) an seinen sich gegenüberliegenden gekrümmten Längskanten (18) jeweils einen Vorsprung (16) aufweist, der in einen Fensterausschnitt an der zugeordneten Kante der Außenschale (11) eingreift.
Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (16) in Korrespondenz mit dem Fensterausschnitt (19) den Schwenkweg des Käfigs (12) begrenzt.
Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (12) in Achsrichtung der Wälzrollen (13) die Längskanten (18) miteinander verbindende Streben (17) aufweist, die jeweils in einen zwischen zwei Wälzrollen (13) auf der der Außenschale (11) gegenüberliegenden Seite gebildeten Zwickel (21) eingreifen.
Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenschale (11), die Wälzrollen (13) und der Käfig (12) als vormontierte Baueinheit in den Bremssattel (1) eingesetzt ist.
Kreisbogenförmiges Wälzlager zur Abstützung eines in einem Bremssattel (1) einer Scheibenbremse positionierten Bremshebels (5), wobei das Wälzlager (7) eine Außenschale (11) sowie eine Mehrzahl nebeneinander liegender, sich an der konkaven Innenseite (15) der Außenschale (11) abstützender Wälzrollen (13) aufweist, die in einem Käfig (12) gehalten sind, der gegenüber der Außenschale (11) begrenzt verschwenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (12) mit der Außenschale (11) formschlüssig verbunden ist.
Kreisbogenförmiges Wälzlager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (12) an seinen gegenüberliegenden, gekrümmten Längskanten (18) jeweils mindestens einen Fensterausschnitt (19) aufweist, an den ein an der zugeordneten Kante (14) der Außenschale (11) vorgesehener Vorsprung (16) eingreift oder der Käfig (12) an seinen sich gegenüberliegenden gekrümmten Längskanten (18) jeweils einen Vorsprung (16) aufweist, der in einen Fensterausschnitt (19) an der zugeordneten Kante (14) der Außenschale (11) angreift.
Kreisbogenförmiges Wälzlager nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Fensterausschnitt (19) als offene Durchbrechung oder als bodenseitig geschlossene Ausnehmung ausgebildet ist.
Kreisbogenförmiges Wälzlager nach einem der Ansprüche 6–8, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (16) in Korrespondenz mit dem Fensterausschnitt (19) den Schwenkweg des Käfigs (12) begrenzt.
Kreisbogenförmiges Wälzlager nach einem der Ansprüche 6–9, dadurch gekennzeichnet, dass der Fensterausschnitt (19) im konvexen Randbereich der Längskante (18) des Käfigs (12) einen Steg (20) aufweist, der in Richtung der Wälzrollen (13) elastisch verformbar ist und der vom Vorsprung (16) hintergriffen ist.
Kreisbogenförmiges Wälzlager nach einem der Ansprüche 6–10, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenschale (11) im Querschnitt U-förmig ausgebildet ist, wobei an die sich gegenüberliegenden, die Kanten (14) bildenden abgewinkelten Schenkel jeweils der Vorsprung (16) angeformt ist.
Kreisbogenförmiges Wälzlager nach einem der Ansprüche 6–11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanten (14) den Käfig (12) außenseitig im konvexen Randbereich in radialer Richtung teilweise überdecken.
Kreisbogenförmiges Wälzlager nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager als vollrolliges Nadellager ausgebildet ist.